项目名称: 基于三维多级球形TiO2聚集体多孔支架材料的高效钙钛矿太阳能电池研究

项目编号: No.51502341

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 刘朝辉

作者单位: 中国人民解放军火箭军工程大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 目前介观钙钛矿太阳能电池主要采用纳米晶颗粒多孔支架材料,存在钙钛矿光吸收层填充难度大、电子传输性能差、入射光在电池内部的光程短等突出问题。本项目利用水热法合成二氧化钛纳米晶、纳米棒、纳米管和纳米片等不同组成单元有序构筑的三维多级球形聚集体,重点研究球形聚集体的可控制备工艺及其结构特性与光电性能的关联机制,通过三维多级球形聚集体多孔支架的结构调控,提高钙钛矿光吸收剂的填充效率、光散射能力和电子输运性能,并通过界面控制工程,减小载流子的界面俘获与复合,获得低成本高效钙钛矿太阳能电池,研究影响电池光电稳定性的外部环境因素和内部薄弱环节,指导改善电池稳定性。成果将为三维多级球形聚集体在钙钛矿太阳能电池中的应用奠定理论和实验基础,为多孔支架材料设计提供可借鉴的新学术思想,促进钙钛矿太阳能电池的研发,具有重要的科学价值和潜在社会效应。

中文关键词: 钙钛矿太阳能电池;二氧化钛;支架材料;界面工程;稳定性

英文摘要: The difficult perovskite loading, the poor light-scattering ability and the inferior electron transport property, are the major disadvantages of the nanocrystal scaffolding layer in perovskite solar cells. In this project, the three-dimensional hierachical spherical titania aggregates with different building units, including nanocrystallites, nanorods, nanotubes, and nanosheets, are synthesized via hydrothermal methods. The controllable synthesis methods together with the correlated mechanism between the structure characteristics and the photoelectrical properties are primarily studied. The perovskite loading efficiency, the light-scattering ability, and the electron transport property are enhanced by tailoring the architectures of the three-dimensional hierachical spherical titania aggregates and optimizing the structure of the scaffolding layer. In order to attained low-cost perovskite solar cell with high efficiency, the interface engineering between the perovskite absorber and the carbon counter electrode is conducted to suppress carrier recombination. Furthermore, the external environment influence factor and the weak links for the stability of the perovskite solar cells are studied, and it is useful for improving the stability of the perovskite solar cells. The research achievements will establish the academic and experimental foundations for the applications of three-dimensional hierachical spherical aggregates in perovskite solar cells, provide new feasible academic thoughts for design of the scaffolding material, and promote the research and development of perovskite solar cells. It is exhibited that the research has significant scientific value and potential social efficiency.

英文关键词: perovskite solar cell;titania;scaffolding material;interface engineering;stability

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